Estimados!
Abro este tema para presentar un trabajo experimental con el destino de aumentar el rendimiento de un motor híbrido propulsado con el tal oxidante líquido como oxido nitroso (N2O) y combustible, combinado de distintas sustancias no mezcladas químicamente. Esto significa que el grano normalmente sólido se haya combinado mecánicamente de varias capas, fabricadas de distintos materiales, los cuales pueden servir como combustibles, capaces de quemándose en la atmósfera de oxigeno producido por el proceso de descomposición de oxido nitroso iniciado en la zona de preheater y terminado en la cámara de combustión del motor. La idea principal era solucionar el problema de la baja eficiencia del proceso de iniciación de la combustión en un motor híbrido con el sistema de inyección con un solo inyector… El resto de texto e imagenes esta en el doc. aqui : http://www.albe76.newmail.ru/HRM_caminos_rendim.doc . Tambien hay videos alli.
Espero que este tema va a llamar un interes no solo los amateuros de motores hibridos sino a todos los coheteros. Podemos discutir el diseño y recetas de los dichos combustibles combinados. Voy a exponer todos los resultados, fotos, videos y graficos. Sera un experimento interactivo con posible participacion a todos.
Alex Belokurov
Gracias a todos respondentes. Pero yo esperaba mas preguntas. Entonces podria responder. Por que no pregunten sobre el diseño del inserto de aluminio. No es trivial. Se ha encontrado una proporcion entre parte metalica y parte organica. Cual es? Si alguien ha prestado la atension para una detalle importante: uso de elementos cataliticos en el proceso de trabajo. Esto esta bien vinculado con el otro trabajo experimental que ahora estoy haciendo: desarrollo de un motor thruster de tipo “electrojet” que usa N2O como monopropellente y catalizadores junto a heater electrico para descomponerlo. Y al respecto de experiencias con el motor hibrido: podemos preparar y realizar experiencias interactivas. Por ejemplo: la etapa siguiente sera aprobar un combustible combinado entre solido y liquido. Con el mismo oxido nitroso en calidad de oxidante. La idea de experimento es: colocar a los 6 canales coaxiales al canal principal central del grano de polimero (nylon) un combustible liquido (o gel) o solido pero con otras propiedades fisicas (parafina). Cuando el motor se inicia con el procedimiento comun (usando el mismo inserto de Al ya aprobado) durante la primera fase la paredes se funden y el proceso de trabajo en la camara va a cambiarse… Como? Esto sera el objetivo de las experiencias. Espero coloborar con los interesados en el tema de recetas, proporciones y otras detalles. Mas tarde voy a adjuntar los resultados de 2 static tests de 5.10.07. http://www.albe76.newmail.ru/MECH_01_st_2_5_10.07_Alg.MPG
Los hice en general para comprobar otra ves los resultados anterios con la esponja de Al y fieltro de nylon. Tambien con distintas cargas pirotehnicas de preheater. Eran utilizados virutas de Mg y elemento catalitico de Pd (palladium) basado en el fieltro ceramico. Asi que les llamo a participar mas activo. Acepto cualquier tipo de preguntas. Si no habra discucion este tema sera apagada. Adjunto uno de los videos del estatic test de viernes. Grano de nylon con el inserto de esponja de Al. En el video se ve irregularidades en el exhausto. Son por causa del grande diametro de canal ya usado unos cuantos veces. Pero dio un record en It=23.5 Ns y el tiempo de thrust - 3.4 s … E-Class! Les recuerdo que este mismo micro HRM con la configuracion comun (y la cual es estandar para todos HRM amateur): grano de polimero+N2O alcanza It = 15-17 Ns (D-Class) y los tiempos de thrust 1.4 s … Y estos tambien son muy buenos resultados. Y cambio del clase se ha producido sin cambiar el diseño basico del motor.
Si debo decir que al leerlo me llamo mucho la atención que usaras Aluminio como combustible, pero claro decirlo ahora es medio tarde, pero bueno la intención esta, y el interés desde ya.
Por lo que entendí utilizas una combinación de virutas de Aluminio con Manganeso y Paladio, puede ser?
Como esta preparado este combustible, lo prensas o lo amalgamas con algún otro ligante, no me refiero a las proporciones, sino al proceso, que creo es interesante.
No entendí muy bien lo de la fibra cerámica, se puede utilizar también esto como combustible ?
Bueno un abrazo, sigo atento a tus comentarios, si bien mi experiencia en híbridos es completamente inexistente, me resulta un sistema de propulsión muy interesante, y ademas accecible (con cierto grado de conocimiento) a nivel amateur.
Alexander, me permito una reflexión… es probable que con el tiempo vayan apareciendo MUCHAS preguntas, pero al inicio, eso quizá no sea tan inmediato.-
Por otra parte, ciertas tecnologías o algunos de los materiales que se describen inicialmente no son de acceso simple para todos los aficionados (me refiero a obtener virutas de paladio, por ejemplo) y eso quizá dificulte un poco la interacción…
De todos modos, ADELANTE!!!
Tu aporte es muy bueno y seguramente muchos aprenderemos de eso.-
Saludos,
Hola Alexander como va…
Solamente 2 preguntas porque el AL en esponja en vez de polvo ?
Como haces para aislar las paredes del tubo ya que quemando aluminio las temperaturas seran altisimas
Un abrazo Ricardo
Adjunte ahora un up grade al doc. ya emitido. Son resultados de los 2 ensayos de 5.10.07. Uso Word 2000 o 97 (en distintas maquinas) son versiones compatibles. Puedo convertir el archivo a pdf.
Las respuestas cortas:
- NO USO AL NI EN POLVO NI EN VIRUTAS. Se usan insertos de FOLIA (Papel de aluminio) de 20 mic. de Al. Y insertos de una esponja de Al laminada y luego enrollada.
- Virutas de Mg se usa como carga a la mezcla pirotecnica basada en la polvora negra y un elemento de alto rendimiento basado a PP (potassium perchlorate), FeO, y epoxy.
- Pd catalyst es un catalizador (nada que ver con el combustible) que accelera y mantenga despues la DESCOMPOSICION eficiente de oxido nitroso a N2 y O2. Mas eficiente sera IrRh catalyst, pero no lo tengo. Pd catalyst se obtiene de una sal ( cloruro de paladio), especialmente deluida y agregada a catalyst bed (esferas de alumina, fieltro de ceramica, lana de ceramica etc.). Esta metido dentro a la pirovalvula.
- Los insertos de Al se insertan dentro al grano de nylon (el WEB 4-5 mm) y se queman juntos. Pero el calor no alcanza a llegar a las paredes (de duraluminio). Esta aislacion es tipica para los HRM. Y MECH_01 tiene tobera de grafito.
Otra vez repito el concepto del grano combinado mecanicamente: (no es una mezcla de componentes anteriormente disminucidos en un binder) el grano combinado consiste de varias capas coaxiales de distintos combustibles. Al se usa como elevador de la temperatura inicial en la camara. Esto favorece a la combustion del grano de polimero mas completa y la forma de la combustion mas neutra.
Sin embargo voy a seguir publicando los resultados y responder a preguntas. Pero tambien tratan de leer el doc. A pesar de mi linguaje sofisticado algo se puede entender.
"porque el AL en esponja en vez de polvo ? "
Es porque la idea era seguir utilizando en calidad de combustible el grano solido fabricado de un polimero (en el caso de MECH_01 es nylon (grilon poliamida-6). Entonces Al en polvo no sera posible de utilizar. Es posible de preparar el grano de una mezcla p.e de epoxy con polvo de Al cristallina . O de parafina (ya hay ejemplos). Pero esto sera otra historia. En el grano combinado mecanicamente de un inserto de metal (Al) y un polimero el proceso de trabajo se une do dos etapas: 1 - etapa es atomizar el inserto y aumentar la temperatura en la camara de combustion (la cual en el caso de HRM es el canal del grano solido) para la atomizacion mas eficiente de grano de naylon. El empuje de la fase esta se realice por gases mezclados con particulas de alumina y esferas microscopicas de Al metalico… Por lo tanto el grafico de proceso en esta fase se demuestra una forma rectangular… En lugar de un triangulo para la combustion comun. Durante primeras experiencias con insertos de laminas de Al ya fue descubierto que los insertos de tipo “corona” ademas perforados por toda superficie cilindrica actuan mas eficiente que de la forma simple cilindrica y entera (lisa). Entonces al tener las muestras de esponja de Al (Al sponge) fue realizado unas pruebas de fabricar insertos de este material… Y dieron muy buenos resultados. Es porque ellos tienen la superficie mas desarrollada en comparacion con un inserto laminado. Ademas los poros producen turbulencias internas las cuales son favorables para el proceso de trabajo del HRM. Estos poros son equivalencias a los agujeros obtenidos por perforacion en el caso de inserto laminado. Sobre todo esponja de Al puede servir como matrice para agregar por ejemplo otro componente de combustible en forma de gel o parafina. O un combustible solido enriquesido con un oxidante solido (AP). Sera ya un motor trihibrido… La pena que no tengo mas muestras de este Al sponge. Son recibidos hace mucho como muestras comerciales.
Hola Alexander como va…
A ver si entiendo bien :
Si se coloca la esponja sola sin embeberla en ningun gel, parafina etc. NO es posible que aumente la superficie de quemado ?
Saludos Ricardo
Por ahora, Ricardo, yo utilice gel de alcohol etilico junto con el inserto de Al sponge en un solo caso. El resto de ensayos con este tipo de insertos (esponja) se hizieron sin agregar nada. Digamos, se han ensayado los granos combinados de esponja de Al y nylon. Exactamente con ellos se han recibido mayores rendimientos para el micro HRM: It =23 N*s, Isp= 260 s; t = 3.5 s. Pero no olvidamos los efectos de elemento catalitico en Pd y las mezclas pirotecnicas con Mg como precalentadores. En realidad proceso de trabajo de HRM_N2O/comb.solido puede dividir en 3 etapas: 1 - arranque de preheater grain (o un soplete de oxigeno/propano, o otra fuente de calor intenso) , inyeccion de oxidante, pirolisis del oxidante en el campo de calor produsido por gases calientes de preheater; 2 - expansion de estos gases enriquisidos con oxigeno libre a la camara iniciando la evaporizacion de los combustibles solidos y simultaneamente produciendo la primera parte de empuje escapando a travez de la tobera; 3 - el proceso de quemado a los productos evaporizados al espacio de la camara y mezclados con el oxigeno, produciendo la presion de trabajo y el empuje principal… En el proceso de trabajo perfecto estas fases se interfieren, pero durante ensayos se puede ver estas fases por separado tanto en el video como despues en el grafico. En los videos subidos se puede ver la salida de la pluma de los productos quemados de preheater grain con el propio oxidante solido (KNO3, Potassium perchlorate), despues un flash blanco al quemarse el inserto de Al en el chorro de oxigeno liberado y luego una pluma ya de la temperatura color moderada por el resto de productos ya mezclados…
Por alta termoconductividad de Al el inserto de la esponja de este, aunque sea “embeberada” con gel o parafina, igual comienza a contactar con el oxigeno y quemarse, pero simultaneamente (y no despues) comenzaran participar en el proceso y las moleculas de carburohidrogenos gracias a su baja temperatura de evaporizasion. Fijate: nylon tiene tº de fision 180ºC, parafinas - 56º, gel - 30º… Entonces mas moleculas de combustibles pueden quemarse con menos cantidades de moleclas de oxigeno, bajando la famosa proporcion F/O (fuel/oxidizer)… Esta para la combinacion nylon/N2O tiene 1:7. Pero para parafina/N2O ya que se reduce hasta 1:4.5. Parafina aluminizado (con polvo) tiene 1:3.5… HTPB/N2O - 1:5… Mejores proporciones para experiencias mencionadas fueron como 1:5 - 1:4.6. Con los componentes comunes. No tan perfectas como hydroxyl terminated polibutadiene (HTPB) pero mucho mejores que parafina con asfalto - un combustible sucio, caprichioso y poco eficiente (aunque bien evaporable de la fase solida).
Ricardo!
Todo lo que se quema en la camara de combustion son COMBUSTIBLES. Esponja de aluminio tambien. El combustible combinado consiste de: Al sponge+nylon grain+preheater grain+nitrous oxide… La proporcion mas eficiente entre Al y polimero es 1:3. Las fotos de grano completo, esponja de Al y insertos de este material estan en el documento anteriormente mencionado. Te recomendo volver a ojearlo.
El tema que Al (tambien Mg, Be, Zr Ti etc) en cualquier forma fisica es un combustible para motor cohete. Es decir que quemandose produce empuje. Aunque tiene peso molecular bastante alto no obstante eleva la temperatura en la camara reaccionando con el oxigeno. En cambio hierro no lo es. En particular para motor hibrido donde combustibles solidos antes de quemarse necesiten sublimarse (evaporarse). Y esto depende de las propiedades fisicas de probable candidato de ser combustible. El punto de fision de Al es 650ºC. Y hierro es 1600º. Imaginate cuantos Joules de calor (y energia aplicada) habra que bombear para iniciar el proceso quemado con hierro.
El grano racional de tu propuesta es que en lugar de esponja, fabricada con una tecnologia sofisticada podria probablemente usarse virulana fina de Al. O tratar de fabricar el inserto de Al laminado con mayor cantidad de perforaciones hasta lograr el mismo efecto.
Gracias por tu participacion activa. Que sigues preguntando.
Es probable que hoy voy a volver al tema de ensayos. Me gustaria ensayar el grano combinado de Al sponge y nylon en el “flight model” de micro HRM de familia MECH. Este MECH_FA_01 es mas pequeño, liviano y potente que su prototipo para ensayos estaticos MECH_01. MECH_FA_01 fue ensayado primero con inserto de Al laminado. Llego a Is=230 s . El problema que grano de nylon de este motor es mas delgado con paredes solo 3 mm. Entonces hay una probabilidad de llegar el flujo de calor haca paredes durante el tiempo de empuje elevado hasta 3.5 s… Pero veremos. La foto de MECH_FA_01:
Una foto interesante: el cono divergente de la tobera de grafito con una capa de oxido aluminio y esferas de Al metalico. Produjo durante ensayo con un inserto pesado (1 g) de 100 mic Al foil. Con 20 mic de peso 0.5 g no se ocurre. O casi no se ocurre.
Hola como va…
Aparentemente por lo que estoy entendiendo el AL es la clave de la alta eficiencia del motor, pricipalmente usando AL - en forma de esponja.
Tal vez se podria mezclar el gel de alcohol con polvo de AL u otro combustible metalico para luego embeber la esponja de AL
Un saludo Ricardo
Parece a un dialogo entre solo los dos, Ricardo!
En realidad que Al en forma de esponja ya es autosuficiente. No hace falta algun otro ingrediente metalico. Con el gel tampoco dio mas que sin el. El objetivo de esto trabajo experimental es obtener un equilibrio optimo entre componente metalico ( como acelerador de la combustion y disociador del oxidante bimolecular (N2O)) y combustible tan bien habilidado de evaporarse de estado solido como nylon. Es un estudio fino y algun otro participante va a complicar tanto el proceso de trabajo de motor como posibilidad de analizar los resultados.
Ahora estoy tratando de encontrar un diseño para el inserto de Al foil laminado que sea tan eficiente como dicha esponja de Al. Por ejemplo: aumentar el numero de agujeros en perforacion; aprobar la tecnica de corrugar la lamina de Al antes de enrollarla; Buscar la forma especial (p.e. “crown”)
En la foto: grano de nylon, muestra de folia corrugada, inserto de 20 mc Al foil perforado.
Muy buena información!!
Alex: si bien el diálogo por ahora es entre vos y Ricardo, tené la plena seguridad que todos los foristas están leyendo los mensajes. Puede ser, como en mi caso, que no sé nada sobre motores híbridos, estoy aprendiendo. Cuando pueda participar, lo haré. No te quepan dudas.
Has hablado que la proporción entre el foil de Al y Polímero es de 1:3. Esta relación es solamente para el Polímero que se combustiona, ya que en la foto parece ser que el grano es mucho mayor en proporción. Esto es para evitar que el calor generado en la cámara de combustión no llegue a las paredes metálicas?
Saludos.
Alex,
A mi me pasa lo mismo!!
Estoy leyendo como loco para tratar de entender lo que estas haciendo. De híbridos conozco el nombre!!
Sigan que está muy bueno!!
Un abrazo
Taba
[smiley smilie=11 fontcolor=000000 shadowcolor=000000 shieldshadow=1]Salgo del tópico!!![/smiley]
Me permito salirme del tópico unos segundos Alex… esto que voy a decir no se trata de motores, y para sustentar mis ideas me he tomado unos segundos en hacer un dibujo para compartir con ustedes…
Mi interpretación personal sobre esto es la siguiente: No se trata de una falta de interés sino del modo en el cual está distribuído el conocimiento, no sólo en cohetería sino en cualquier otra área del saber… Creo que en lo nuestro -la cohetería- más aún que en otros temas, la distribución del conocimiento sigue un patrón similar a lo que he tratado de mostrar en este gráfico:
Es decir, hay mucha gente que se está iniciando en esta afición o que sabe poco (zona C), algunos que saben algo más (zona B) y muy pocos aficionados con los conocimientos necesarios como para poder preguntar o discutir sobre este tipo de motores híbridos y otros temas afines (distribución en zona A). Creo que eso es así no sólo en este foro, sino en general.- De los cientos de coheteros que puede haber aquí desconozco cuantos pueden seguir estas ideas pero seguramente no son la mayoría y eso no habla mal de nadie, sino que simplemente es como parecen ser las cosas.-
Por eso, por favor no nos desanimemos y adelante!!! Toda tu exposición es muy interesante y estamos ansiosos por aprender.-
Bueno, perdón por la intervención ajena al tema… es mi intención colaborar en la difusión del conocimiento, sin molestar.-
Gracias por la paciencia!!!
[smiley smilie=21 fontcolor=000000 shadowcolor=000000 shieldshadow=1]El conocimiento no ocupa lugar en nuestras cabezas!!! A aprender!!![/smiley]
Abrazo,
Hola como va…
Alexander :
Por tus comentarios se deduce que el tema es en la forma del inserto de AL mas bien que en la cantidad ?
Es posible que perforando o dando forma no se consiga los mismos resultados que con la esponja de AL ?
Seria posible que por la forma de la esponja de AL genere ciertas turbulencia en el flujo de gases que mejoren la combustion ?
Dispulpa tanta pregunta pero soy demasiado curioso y no me gusta quedarme con nada en el tintero …
Off Topic
Guillermo : La verdad NO es porque estoy en el nivel A de conocimientos ,solo es porque soy curioso y pregunton jajajaj
Pd: No le aflojes Alexander ya que por el momento estoy bien lejos de poder hacer un motor hibrido, estas experiencias seran de mucha ayuda para todos en el futuro
Un Abrazo Ricardo
Amigos!
Gracias por responder, preguntar y simplemente leer este topic. De mi experiencia un tema en cualquier Foro vive cuando hay la proporcion optima entre profesionales, amateuros y novatos… Entonces seamos como un taller bien organizado: los ingenieros saben, los tecnicos hagan, los novatos preguntan… Pero en el processo de intercambio aprenden todos. Es porque “Explicando al otro aprendes mas”…
Sin embargo voy a seguir tanto con ensayos como con analisis de datos recibidos.
Ayer hice 2 ensayos con 2 motores MECH_FA_01 (flight models) . En realidad que enreforzamiento de estos motores me interece mas. Es decir que estos tests se hizo para comprobar los resultados obtenidos con el prototipo (el que no es lo mismo). N1 fue cargado con el grano de nylon y inserto de esponja de Al. Pirovalves para ambos N1 y N2 tenian los catalytical bed en forma de discos de fibra de vidrio embebidos con la solucion que contenia paladio y secados.
Los ensayos eran positivos en la hora de mostrar la misma alta performance con este tipo de “combustible solido combinado”. Los resultados y graficos seran mas tarde y ahora las fotos y videos.
Dos graficos. Son muy parecidos. Altos picos en el inicio de trabajo. Tiempo de empuje bastante largo. Performance (It, Is) tambien elevada. Aunque la forma de los graficos desee ser mas equilibrada. Como en graficos de MECH_01. Como medida se ve el aumento de diametro del core de grano de nylon. Pero con un liner entre este y pared de la camara. Es porque ambos granos terminaron con quemaduras en la pared.
